含硅矿物与信息材料u.ppt

第三单元 含硅矿物与信息材料,1.硅元素(silicon)在地壳中的含量,一、硅在自然界的存在,在自然界中，没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，如二氧化硅、硅酸盐等。这些化合态的硅广泛存在于地壳的各种矿物和岩石里，是构成矿物和岩石的主要成分。,2. 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,山石,海滩,沙漠,紫水晶,玛瑙,石英,二、硅酸盐矿物,1. 常见的硅酸盐,锆石（ZrO2SiO2),红柱石(Al2O3SiO2),石榴子石(3CaOAl2O33SiO2),橄榄石(2MgOSiO2),（1）硅酸盐性质稳定，在自然界中稳定存在。,2. 硅酸盐组成的表示方法,（2）硅酸盐的种类多、结构很复杂，其组成表示方法一般有两种：,A. 盐化学式法,如：硅酸钠Na2SiO3 、硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。,B. 盐氧化物法,对于复杂的硅酸盐，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。金属氧化物写在前面，再写SiO2，最后写H2O，氧化物之间用“”隔开。例如：Na2SiO3写成Na2OSiO2；Al2(Si2O5)(OH)4写成Al2O32SiO22H2O。,表示方法： 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水,1、蛇纹石：H4Mg3Si2O9 2、钙长石：CaAl2SiO6 3、石棉：CaMg3Si4O12 4、长石：KAlSi3O8 5、普通玻璃： CaNa2Si6O14,CaO 3MgO4SiO2,K2OAl2O36SiO2,Na2OCaO6SiO2,3MgO2SiO2 2H2O,CaOAl2O3SiO2,把下列物质的化学式改写成氧化物的形式：,二.硅酸钠（Na2SiO3）,性质：可溶于水，水溶液俗称“水玻璃” 用途：建筑用黏合剂，防腐防火材料,Na2SiO3+CO2+2H2O=Na2CO3+ H4SiO4 (少量),在Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸有没有什么现象？请写出反应的化学方程式和离子方程式。,Na2SiO3 + 2HCl + H2O = NaCl + H4SiO4,SiO32- + 2H+ + H2O = H4SiO4,提示,原硅酸是一种弱酸，酸性比碳酸弱。对热不稳定，在干燥空气中即脱水生成硅酸（H2SiO3），硅酸受热再分解为二氧化硅和水。,三、三大硅酸盐产品,1. 水泥,黏土、石灰石、石膏等,设备：,硅酸三钙（3CaOSiO2） 硅酸二钙（2CaOSiO2） 铝酸三钙（3CaOAl2O3）,水硬性,水泥砂浆（水泥、沙子和水） 混凝土（水泥、砂子、碎石）,普通水泥的成份：,性质：,用途：,回转窑,原料：,石膏在生产过程中的作用是什么?,2. 玻璃,原料：,石英、纯碱、石灰石,设备：,玻璃熔炉,主要化学反应,Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2,CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2,普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 （ 氧化物形式 Na2O CaO 6SiO2 ）,几种常见玻璃简介,普通玻璃,因混有铁的化合物显浅绿色,蓝玻璃,红玻璃,化学仪器玻璃,如试管等,光学仪器玻璃,如放大镜,钢化玻璃,光纤玻璃,光导纤维：1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达2050Km，保密性能好。,在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。,把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大46倍，不易破碎。,3. 陶瓷,原料：,黏土,设备：,窑,陶瓷的其它用途,四、二氧化硅（SiO2）,1. 二氧化硅的存在,二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅也叫硅石，是一种坚硬难熔的固体。沙子、硅藻土的主要成分是二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，透明的石英晶体就是我们常说的水晶。玛瑙是含有有色杂质的石英晶体。,2. 二氧化硅的性质,（2）SiO2是一种酸性氧化物，化学性质不活泼，不与水反应，也不与酸（氢氟酸除外）反应，但能与碱性氧化物或强碱反应生成盐。,（1）SiO2熔沸点很高，硬度很大，不溶于水。耐高温、耐腐蚀。,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,1. 实验室储存氢氟酸能否使用玻璃试剂瓶？ 2. 为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？,讨论,3. 二氧化硅的应用,SiO2,石英,石英玻璃,石英电子表、石英钟,耐高温化学仪器,水晶,电子部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等,玛瑙,精密仪器轴承、耐磨器皿、装饰品等,硅是一种硬度很大、熔沸点很高的半导体。难溶于水。化学性质不活泼，在常温下，除氟气、氢氟酸和强碱外，不跟其他物质如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。在加热条件下，能在氧气中燃烧生成二氧化硅。,五